การเตรียมและการกำหนดลักษณะสมบัติของถ่านกัมมันต์จากผงถ่านหินแอนทราไซด์ : รายงานวิจัยฉบับสมบูรณ์

Abstract

งานวิจัยนี้ได้นำเทคโนโลยีน้ำเหนือวิกฤตมาใช้เพิ่มรูพรุนของถ่านหินแอนทราไซด์ และถ่านกัมมันต์ 3 ประเภท คือ ถ่านกัมมันต์ทางการค้า ถ่านกัมมันต์จากยางรถยนต์ และถ่านกัมมันต์จากแอนทราไซด์ โดยในการทดลองได้ใช้น้ำกลั่น และไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ให้เป็นของเหลวที่ก่อให้เกิดสภาวะเหนือวิกฤตในระบบ ตัวแปรทีทำการศึกษาคือ เวลาที่ใช้ในการทำปฏิกิริยา การเตรียมถ่านแอนทราไซด์ด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์หรือโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ก่อนทำปฏิกิริยา และความเข้มข้นของสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ จากผลการทดลองพบว่า เวลาที่ใช้ และการปรับปรุงสมบัตของถ่านก่อนทำปฏิกิริยาไม่ส่งผลต่อรูพรุนของวัสดุคาร์บอน ในกรณีที่ใช้น้ำกลั่นนั้น พื้นที่ผิว และปริมาตรของเมโซพอร์ของถ่านกัมมันต์เพิ่มขึ้นเล็กน้อย ในขณะที่ปริมาตรไมโครพอร์จะมีค่าลดลงนอกจากนี้รูพรุนของถ่านกัมมันต์ลดลงเมื่อความเข้มข้นของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์สูงขึ้น อย่างไรก็ตามจากผลการทดลองสรุปได้ว่า วิธีนี้สามารถใช้เพิ่มสมบัติรูพรุนให้กับถ่านกัมมันต์ได้เพียงบางส่วนเท่านั้น ในการศึกษาคุณสมบัติการดูดซับในเฟสของเหลวและการนำกลับมาใช้ใหม่ด้วยน้ำที่สภาวะเหนือวิกฤตนั้น ฟีนอลและสีย้อมอินทรีย์ Red 31 ได้ถูกเลือกเป็นสารถูกดูดซับบนตัวอย่าง เมื่อนำถ่านกัมมันต์ที่เตรียมจากผงแอนทราไซด์ที่กระตุ้นด้วยไอน้ำโดยตรงไปทดสอบเปรียบเทียบกับถ่านกัมมันต์ทางการค้า ผลการศึกษาพบว่าการดูดซับในเฟสของเหลว ถ่านกัมมันต์ที่เตรียมได้นั้นมีความสามารถในการดูดซับฟีนอลเปรียบได้กับทางการค้า แต่มีความสามารถในการดูดซับสีย้อมอินทรีย์ต่ำกว่าอย่างชัดเจน นอกจากนี้ประสิทธิภาพในการนำกลับมาใช้ใหม่ครั้งที่ ½ ของถ่านกัมมันต์ที่เตรียมได้และถ่ามกัมมันต์ทางการค้าที่อิ่มตัวด้วยฟีนอล คือ 55/98 และ 65/99% ส่วนในกรณีสีย้อมอินทรีย์เรด 31 คือ 78/100 และ 338/93% ตามลำดับ โดยมีการสูญเสียเนื้อถ่านน้อยกว่า 4% จากการนำกลับมาใช้ใหม่ในแต่ละครั้ง เนื่องจากการสูญเสียเนื้อถ่านที่ต่ำและประสิทธิภาพในการนำกลับมาใช้ใหม่ที่สูง ดังนั้นในเบื้องต้นจึงสรุปได้ว่า การนำกลับมาใช้ใหม่ด้วยน้ำเหนือวิกฤตเป็นเทคโนโลยีที่มีศักยภาพเหมาะสมที่จะนำมาใช้บำบัดถ่านกัมมันต์ที่ใช้แล้ว